Degradation of pharmaceutical compounds by microalgae: photobioreactor wastewater treatment, biomass harvesting and methanization

Els contaminants emergents (ECs) son un ampli grup de compostos organics detectats en diversos compartiments ambientals que degut a la seva presencia en el medi ambient i la seva dificil degradacio han aixecat un gran interes en la comunitat cientifica. Tot i que la seva concentracio normalment esta compresa entre els ng/L i els ?g/L, poden representar una amenaca per a la salut humana i el medi ambient ja que son excretats per la orina i els fems, ja sigui en forma de compost actiu o com a metabolit, ja que no son completament assimilats. D’entre tots els emergents, els compostos disruptors endocrins (EDCs) i els principis actius dels farmacs (PhACs) generen especial preocupacio. Esta ampliament acceptat que la seva principal font d’entrada al medi ambient es a traves dels efluents de les plantes depuradores (WWTP), on els tractaments convencionals de llots actius no son capacos de degradar-ne la majoria, sent capacos d’arribar a les aigu?es superficials, subterranies i, posteriorment, a l’aigua potable. Per tant, s’han de buscar tractaments alternatius. Un d’aquests tractaments podria ser l’us de les microalgues aprofitant la seva capacitat pel tractament d’aigu?es residuals, eliminant els nutrients de l’aigua residual i la seva posterior conversio en biocombustibles. Aquesta tesi avalua diferents aspectes relacionats amb la degradacio de contaminants emergents i tractament d’aigu?es amb microalgues. A mes de l’estudi d’un dels principals colls d’ampolla dels sistemes de microalgues, la collita, que te l’avantatge de clarificar l’aigua residual tractada i concentrar la biomassa algal per a la seva conversio a biogas. Tant, cultius purs com efluents de microalgues s’han considerat. Primerament, s’ha estudiat la degradacio individual de dos compostos estrogenics. Aquests dos compostos estrogenics s’han introduit recentment a la llista de substancies prioritaries de la directiva de l’aigua: 17?-etinileestradiol (EE2) i 17?- estradiol (E2). La seva degradacio s’ha monitoritzat a partir dels cultius purs de Chlamydomonas reinhardtii i Pseudokirchneriella subcapitata a nivell de laboratori. Per tal d’obtenir mes informacio sobre els mecanismes de degradacio s’ha fet la identificacio dels productes de transformacio. A mes, la degradacio d’una mescla de 10 farmacs (9 antibiotics i un antidepressiu) s’ha avaluat en cultius purs de microalgues a escala laboratori. S’ha realitzat la identificacio dels productes de transformacio de tres PhACs seleccionats. Posteriorment, un dels antibiotics, la ciprofloxacina, s’ha analitzat. Els seus mecanismes d’eliminacio han estat estudiats en sistemes algals, tant en reactors a escala laboratori com en escala pilot. Per altra banda, s’ha dissenyat un fotobioreactor (PBR) d’algues tractant aigua residual urbana i en operacio durant 6 mesos. S’ha monitoritzat el seu seguiment i s’han provat diferents condicions d’operacio. A mes, un cop a l’estat estacionari l’eliminacio de PhACs s’ha estimat i s’ha caracteritzat la poblacio microbiana. Tambe s’ha estudiat l’eliminacio del compost estrogenic E2 en el PBR. En aquesta tesi tambe es remarca la importancia de la collita de microalgues. Tres tecniques de collita (i.e., sedimentacio natural, coagulacio-floculacio i la tecnica innovadora de co-pel·letitzacio utilitzant el fong Trametes versicolor) s’han aplicat en dos efluents reals de microalgues i a una suspensio pura de Chlamydomonas reinhardtii. Finalment, s’ha dut a terme la metanitzacio de biomassa exhausta. Abans del proces de digestio anaerobia, per tal de solubilitzar la paret cel·lular les algues han estat sotmeses a un pretractament enzimatic. S’han provat enzims especifics i no especifics, aixi com l’efecte combinat utilitzant una mescla d’enzims. Aquest estudi es completa amb la valoritzacio de biomassa fungica que prove del tractament d’efluents.